De vooruitgang in productie- en ontwerptechnieken voor chips heeft van microprocessoren bulkproducten gemaakt. Intels positie lijkt onaantastbaar, maar de wetten in de chipwereld veranderen. De gigant uit Santa Clara moet behalve AMD en Cyrix nu ook nieuwe vrijbuiters en avonturiers naast zich dulden. Nu de massa de PC heeft ontdekt staan ook de spelregels in de markt op zijn kop.
De democratisering van computerkracht, bijna dertig jaar geleden begonnen met de uitvinding van de microprocessor, is nog lang niet ten einde. We beleven nu een ware hausse waarbij ook het gewone volk de PC massaal omarmt door de aantrekkingskracht van Internet en de almaar tuimelende prijzen.
De goedkope consumenten-PC is inmiddels heilig verklaard door marktonderzoekbureaus. "Bureaucomputers onder de 1000 dollar zijn de drijvende kracht achter de groei in de microprocessormarkt", verkondigde IDC afgelopen december. Volgens deze marktonderzoeker verdwenen eind vorig jaar negen van de tien microprocessoren in goedkope PC’s. Die trend houdt aan. ZD Market Intelligence berichtte onlangs dat de gemiddelde verkoopprijs van PC’s in de Amerikaanse detailhandel momenteel onder de 1000 dollar ligt. Twee jaar geleden lag de gemiddelde prijs in dat segment nog boven de 1800 dollar.
Europa laat hetzelfde beeld zien. Op ons continent werden het eerste kwartaal van dit jaar 20 procent meer PC’s verkocht in vergelijking met het jaar daarvoor, terwijl de totale waarde van de omzet daalde. De cijfers spreken voor zich: thuisgebruikers kochten 57 procent meer pc’s, de Europese zakenman en -vrouw schaften er 9 procent meer aan. Medion AG toonde haarfijn aan dat PC’s bulkproducten zijn. Dit Duitse bedrijf dumpte via de Duitse supermarktgigant Aldi in enkele dagen tijd 200.000 Fujitsu-machines.
Klimaatverandering
Nadat Intel het rijk jarenlang voor zichzelf had, wordt het weer spannend op de markt voor microprocessoren. Advanced Micro Devices (AMD) legt ’s werelds grootste chipfabrikant het vuur weer na aan de schenen, al slaagt het bedrijf er niet in om daar ook munt uit te slaan. Volgens Mercury Research zat er in het eerste kwartaal van dit jaar in 13,6 procent van alle PC’s een processor van AMD. Aan de onderkant van de markt buigt Intel diep. Zijn goedkoopste microprocessor, de 333 MHz Celeron, kost nu slechts 67 dollar. Het is voor het eerst sinds de 486-processor dat Intel zo’n laag prijspeil slikt.
Laat het duidelijk zijn: Intel is nog onovertroffen kampioen in x86-processoren voor PC’s. In 1998 behaalde het bedrijf uit Santa Clara een winst van 6,1 miljard dollar op een omzet van 26,3 miljard. De cijfers over het afgelopen kwartaal overtroffen de verwachtingen. Intels winst steeg met 57 procent naar 1,99 miljard dollar op een omzet van 7,1 miljard.
Toch verandert het klimaat in de microprocessor-industrie. De technologische krachten zijn nu heel anders verdeeld dan in het 486-tijdperk. Begin jaren negentig vochten AMD, Cyrix en IBM tegen Intel met klonen of chips die bijna identiek waren aan Intels i486. Inmiddels zijn alle concurrenten bewapend met micro-architecturen die in eigen huis zijn ontwikkeld. Behalve AMD en Cyrix zijn daar ineens de onbekende spelers IDT en Rise Technology. Ook deze kleintjes zijn er nu in geslaagd om met geavanceerde chip-ontwerpgereedschappen hun eigen x86-processorarchitecturen te maken. Dat is op zijn minst opmerkelijk in een tijd waarin Intel jarenlang ontwerpteams van honderden mensen op nieuwe processorarchitecturen zet, met ontwikkelingskosten van honderden miljoenen dollars.
Ineens blijkt dat ook met minimale middelen te kunnen. Rise is wat dat betreft kampioen. Dat bedrijf begon met een startkapitaal van slechts 30 miljoen dollar. De peuter onder de x86-chipverkopers bracht enkele maanden geleden zijn eerste Windows-processor, de mP6, op de markt. Net als de chips van IDT zijn de processoren van Rise veel minder snel dan die van Intel en AMD. De kloksnelheden van de IDT’s WinChips bedragen maximaal 240 MHz, die van Rise slechts 200 MHz. Toch omarmt een grote groep gebruikers hun producten. Veel mensen, vooral in ontwikkelingslanden, besparen liever honderd gulden en nemen genoegen met wat minder prestaties.
Maar wat is snel? Nog niet zo heel lang geleden gold een 200 MHz microprocessor nog als een rekenmonster. Tegenwoordig liggen de snelheden van zo’n beetje alle processoren boven dat punt. IDT verkoopt zijn chips met kloksnelheden van 180 tot 240 MHz. De prestaties van IDT’s huidige WinChip-processoren (van 180 tot 240 MHz) zijn vergelijkbaar met Intels Pentium/MMX-processoren.
Revolutie
Behalve dat ze allemaal hun eigen processorontwerpen in huis hebben is er nog een belangrijke factor in het voordeel van AMD en consorten. De chipproductietechnologie heeft het laatste decennium een revolutie ondergaan. Zowel de apparatuur als materialen voor chipproductie zijn intussen zo geperfectioneerd dat chipfabrikanten hun processen steeds minder zelf hoeven te ontwikkelen. Geavanceerde ic-productieprocessen zijn standaard te koop. Chips maken is meer een kwestie geworden van een goede logistiek, krachtig management en organisatie. AMD kreeg hierdoor snel toegang tot de nieuwste productieprocessen en is nu in staat om microprocessoren te maken die in kloksnelheid niet veel onderdoen voor de chips van Intel. Dat AMD het toch slecht doet komt omdat het bedrijf keer op keer blundert met chipontwerpen of steken laat vallen in de productie. Dat wordt snel bestraft door een concurrent als Intel die in dit opzicht een vrijwel smetteloze reputatie geniet.
Ook IDT en Rise zullen toegang krijgen tot geavanceerde chipproductie. Dat doen ze door grote chipfabrikanten in de arm te nemen. Naar het voorbeeld van Sun en Silicon Graphics die in de jaren tachtig een vliegende start maakten door hun Sparc- en MIPS-riscprocessoren bij zware jongens als Fujitsu en Toshiba te laten maken. Wie een goed processorontwerp heeft voor een miljardenmarkt, zoals IDT en Rise, heeft niet veel moeite om een zware jongen te vinden met wat extra ruimte in zijn chipfabriek. Het Franse bedrijf ST Microelectronics zal eind dit jaar de WinChip 4 voor IDT gaan produceren. STM zal in staat zijn om de WinChip 4 met een kloksnelheid van 400 MHz te fabriceren. De klok zal verder kunnen toenemen tot 500 MHz in het tweede kwartaal van 2000. Naar verluidt gaat STM in de toekomst ook chips voor Rise maken. Het gerucht gaat dat Rise momenteel zijn chips bij UMC, een Taiwanese chip-‘loonwerker’, laat maken.
Chagrijn
IDT staat bovendien op het punt nieuwe WinChip-processoren uit te brengen met een snellere verwerkingseenheid voor drijvende-kommagetallen en 3Dnow!-extenties die ook AMD gebruikt (en straks Cyrix). Volgens marktonderzoeker Microdesign Resources benadert de WinChip de prestaties van de K6 en K6-II microprocessoren waarmee AMD vorig jaar een marktaandeel (in aantallen) van 12 procent bereikte. IDT is momenteel met zijn bodemprijzen de marktkoopman van processorland. Het prijst zijn WinChips tussen de 20 tot 40 dollar. Dit soort prijzen kan IDT rekenen omdat de WinChips (door minder functionaliteit) een kleiner oppervlak hebben dan Intels chips, waardoor ze goedkoper te produceren zijn. In deze prestatie- en prijsklasse biedt Intel in het geheel geen chips meer.
Maar voorlopig is het AMD dat Intel het meeste chagrijn bezorgt. Met de K6-II processor had AMD vorig jaar een overdonderend succes in de Amerikaanse detailhandel. In dat deel van de markt had één op de twee PC’s een rekenhart van AMD. Dit succes laat zien dat prijsbewuste kopers zich niet veel aantrekken van merknamen. Dat het AMD nog niet is gelukt om winst te maken komt door de volledige afhankelijkheid van Intels prijsstrategie. Intel is een sterk merk en AMD is gedwongen om gelijkwaardige processoren flink lager te prijzen.
Aan de buitenkant glimmen de prijzen van AMD prachtig mooi. Zo rekent het bedrijf 203 dollar voor een 450 MHz K6-II. De huidige troefkaart is de K6-III, waarmee AMD erin is geslaagd om de prestaties van de Pentium III voor zakelijke toepassingen te evenaren. De chip is gepositioneerd tegenover de Pentium III, maar valt in het prijsregime van de Pentium II (momenteel 163, 234 en 396 dollar voor de 350, 400 en 450 MHz-versies).
AMD’s officiële prijsstelling maskeert echter de werkelijkheid, zegt Michael Slater, analist van Microdesign Resources. "Dit zijn niet de prijzen waarvoor AMD’s microprocessoren de deur uit gaan. Hun gemiddelde verkoopprijs was 78 dollar in het laatste kwartaal." Volgens Slater moet AMD in onderhandelingen met PC-fabrikanten diep buigen. "Intel moet ook onderhandelen, maar Intel gaat niet zo ver als zijn concurrenten. Wij hebben de indruk dat AMD zijn chips voor de helft van de officiële prijzen de deur uit doet aan fabrikanten als Compaq. Intel geeft dat soort grote jongens een prijsreductie van niet meer 10 of 15 procent."
Door Intels agressieve aanpak is AMD gedwongen om zijn prijzen laag te houden. Van de andere kant werd Intel door de sterke concurrentie gedwongen om zijn Celeron-chips in dezelfde kloksnelheden te gaan leveren als de chips van AMD. De nieuwste Celerons zijn bovendien zeer krachtig door de geïntegreerde 128 kbyte L2-cache op de processorchip.
Pentium en Celeron
In tegenstelling tot de eerste Celeron-versies (Covington) die vorig jaar zonder cache op de markt kwamen kunnen de huidige Celerons (Mendocino) concurreren met Pentium II-processoren. Het prestatieverschil van 23 procent tussen een 400 MHz Celeron en een 400 MHz Pentium II in Intels eigen benchmark-tests voor zakelijke toepassingen (Business Winstone 99, Windows 98) is slechts cosmetisch. Het verschil is niet het gevolg van de processor, maar komt voornamelijk door de gekozen systeemconfiguratie.
Pentium II en Celeron hebben identieke processorkernen. Het verschil zit ‘m in de L2-cachegeheugens. Bij de Celeron is een 128 kbyte L2-cache geïntegreerd op de processorchip. Bij de Pentium II draait een 512 kbyte L2-cachegeheugen op de helft van de processorklok naast de processor in één module. Met hun geïntegreerde snelle L2-cache presteren Celerons daardoor bijna hetzelfde als de Pentium II-processoren.
Intel positioneert de Celerons echter in het basis-marktsegment en zorgt er daarbij voor dat deze processoren niet teveel uitblinken. De huidige Celerons draaien op een 66 MHz PCI-bus en hebben een tragere grafische versneller en een minder snelle IDE-harde schijf. "Als we Celeron- en Pentium II-chips zouden testen in zelfde systeemconfiguratie, dan verwacht ik een prestatieverschil van minder dan 10 procent bij dezelfde kloksnelheid", meent Slater. Fabrikanten betalen echter meer dan het dubbele (234 dollar) voor een 400 MHz Pentium II, in vergelijking met een 400 MHz Celeron (103 dollar).
Met Intels nieuwe Whitney chipsets voor goedkope PC-systemen blijft dit prestatie-verschil gehandhaafd. Op deze chipsets is de grafische versneller geïntegreerd. Whitney ondersteunt geen (toekomstige) snelle Rambus-werkgeheugens en AGP4X.
De trage 66 MHz-bus beteugelt de Celeron-chips behoorlijk. Met zo’n trage bus vlakken vooral de prestaties bij hogere kloksnelheden flink af. Bij zakelijke toepassingen presteert een 400 MHz Celeron-systeem slechts 2 procent beter dan een 366 MHz Celeron, terwijl de kloksnelheid toch 9 procent hoger ligt. Het heeft dus weinig zin om een 433 MHz Celeron aan te schaffen – er zou zelfs een 466 MHz Celeron op stapel staan. Wanneer de Pentium III na de zomer met een 133 MHz bus wordt uitgerust zal Intel de busklok van de Celeron-systemen naar verwachting op 100 MHz brengen.
Grote en kleine verschillen
Door de concurrentie in het lage marktsegment heeft Intel de prestaties van zijn goedkoopste chips flink opgeschroefd. Vorige maand schrapte het bedrijf nog de Celeron 300 en Celeron 300A uit zijn assortiment. Dat heeft er toe geleid dat het prestatieverschil (gemeten naar Winstone 99) van Intels microprocessoren voor PC’s nu over de hele lijn slechts 30 procent is voor zakelijke toepassingen onder Windows 98 – onder Windows NT is dat 37 procent. En dat, terwijl de prijzen voor de 500 MHz Pentium III chips (637 dollar) bijna het tienvoudige zijn van de 333 MHz Celeron processoren (67 dollar).
Gebruikers zouden vandaag de dag de beste prijs-prestatie kunnen krijgen met een Celeron-processor in een snel systeem. Bijvoorbeeld een 400 MHz of 433 MHz Celeron met onder meer een snelle bus, goede harde schijf en geavanceerde grafische versneller. Dat zou een systeem opleveren dat slechts 5 tot 10 procent in prestaties verschilt met een PC met 400 of 450 MHz Pentium II. Helaas is dit niet de manier waarop de markt werkt.
Het meest opvallende is het prijsverschil van 500 gulden tussen een 450 MHz Pentium II of Pentium III (396 en 411 dollar) en een 500 MHz Pentium III (637 dollar), terwijl die laatste processor slechts 7 procent meer prestaties levert. Voor de top vraagt Intel een hoge toeslag, omdat er nu eenmaal mensen zijn die het snelste van het snelste willen.
Grote verschillen in prijs en kleine verschillen in prestaties bieden in de toekomst interessante mogelijkheden. Wanneer op Windows NT-gebaseerde softwaretechnologie beschikbaar komt voor de gemiddelde PC wordt het een interessante uitdaging voor PC-fabrikanten om multiprocessorsystemen te bouwen. Met de huidige prijsverhoudingen en prestatieverschillen is een systeem te bouwen met vier processoren van 100 gulden dat beter presteert dan systeem met een processor van 1300 gulden. Het duurt waarschijnlijk nog een jaar of vijf voordat hiervoor software beschikbaar is. Voor de PC-industrie zou het een interessante manier zijn om met goedkope niet-Intel processoren krachtige systemen te bouwen.
Intel verhindert deze aanpak in zijn eigen processorlijn. Terwijl met de Pentium II en Pentium III-processen tweeweg-werkstations zijn te bouwen, laat Intel slechts éénprocessorsystemen toe bij de Celeron. Vierweg-systemen zijn slechts mogelijk met Intels Xeon-chips en de zijn zeer prijzig (1700 tot 7500 gulden).
In het segment van de dure PC’s wordt het in het derde kwartaal echt spannend. Dan brengt Intel zijn Pentium III in 0,18 micron productietechnologie op de markt. Naast een hogere kloksnelheid (wellicht boven de 600 MHz) zullen op de Pentium III-chip ook 512 Mbyte L2-cachegeheugens worden geïntegreerd. Samen met een 133 MHz-PCI bus en Rambus-werkgeheugens zullen de prestaties drastisch toenemen. De grote vraag is of het AMD lukt om zijn K7 op tijd in stelling te brengen. Deze chip zal zijn uitgerust met de 200 MHz-EV6 bus die Digital ontwierp voor de Alpha-processor. De K7 is – in tegenstelling tot de K6-III – in eerste instantie niet uitgerust met geïntegreerde L2-cachegeheugens. Het is nog de vraag of het AMD zal lukken om met zijn snellere K6-III en straks K7 processoren een deel van de zakelijke markt te veroveren, want vooral daar zijn de kopers trouw aan Intel. In het professionele x86-marktsegment lijkt Intels positie voorlopig onaantastbaar.
Op de Xeon meerweg-processoren voor servers en werkstations zullen de L2-cachegeheugens (512 k, 1 Mbyte en zelfs 2 Mbyte) op den duur worden geïntegreerd.
Weinig rust
Maar in het almaar uitdijende marktsegment van de goedkope processoren zal Intel voorlopig geen rust hebben. In de chipwereld gonst het intussen van de geruchten over nieuwe ontwikkelingen die gericht zijn op deze miljardenmarkt. Het Frans-Italiaanse bedrijf ST Microelectronics kocht twee jaar geleden Metaflow Technologies, een bedrijf dat een P6-klasse processor ontwikkelde en daarvoor betrokken was bij een innovatieve implementatie van Suns Sparc processor voor LSI Logic. Het is nog onduidelijk of er bij STM voldoende slagkracht is om een nieuwe x86-processor te ontwerpen, want door een serie ruzies heeft het bedrijf de oprichters van Metaflow uitgekocht. In de Verenigde Staten werkt een team van STM nu aan de processorarchitectuur en een groep in India doet de afwerking en de finesses van het ontwerp. Uiteindelijk zou dit een Pentium-klasse processor moeten opleveren voor kleinere handcomputers.
Voorheen maakte ST Microelectronics de processoren voor Cyrix. Het bedrijf produceert nog geïntegreerde x86-chips voor industriële toepassingen, maar mag geen Cyrix-ontwerpen meer verkopen voor de PC-markt sinds National Semiconductor het bedrijf overnam. Het Franse bedrijf heeft echter wel de ambitie om een speler te zijn in de markt voor x86 processoren. Nu National Semiconductor Cyrix weer van de hand wil doen is STM (samen met IBM en Taiwanese fabrikanten) een mogelijke koper.
Geruchten
Dan is er nog een startend bedrijf met de naam Transmeta dat heel geheimzinnig doet over zijn ontwikkelingen. Transmeta gaat flink over de tong, omdat het is opgericht door zwaargewichten. Een van hen is Dave Ditzel, een processorarchitect die aan het hoofd stond van Suns R&D. Mede-oprichter Colin Hunter (voorheen Hunter Systems) werkte jarenlang aan vertaalcode van x86-software voor riscprocessoren. Daarnaast is ook Linus Thorvalds, de vermaarde ontwerper van het Linux besturingssysteem, bij Transmeta betrokken. Marketingdirecteur Jim Chapman komt van Cyrix. Het gerucht gaat dat Transmeta aan een vliw-processor werkt – een chip met een grote mate van parallelliteit – waarop via een vertaalstap x86-code kan draaien. Er schijnen al chips geproduceerd te zijn, maar de prestaties waren nog onvoldoende.
Nog een gerucht: de zeer sterke speler in grafische chips, ATI Technologies, kijkt ook naar het rekenhart van PC’s. ATI nam vorig jaar juli Chromatic Research over. Volgens ingewijden is het mogelijk dat ATI ontwikkelingen start om op zijn grafische chips een x86-processor te integreren.
Zeker is dat al deze nieuwkomers het niet gemakkelijk zullen krijgen. Intel produceert in een moordend tempo nieuwe producten. National Semiconductor, het moederbedrijf van Cyrix, bracht intussen officieel naar buiten dat het geen zin meer heeft om de uitputtingsslag op de x86-markt voort te zetten. Ook IDT liet weten dat het snel een financiële injectie nodig heeft. Maar één ding is zeker: deze miljardenmarkt zal technologische avonturiers blijven aantrekken en dat is vooral goed nieuws voor gebruikers, waar dan ook ter wereld.
René Raaijmakers, freelance medewerker
